Forschung Prof. Palkovits

Mit heterogener Katalyse und Material Design als unsere Kernkompetenzen, gehen wir globale Herausforderungen durch die Entwicklung nachhaltiger chemischer Prozesse an.

Unser Fokus liegt hierbei auf:

Lignocellulose ist der Hauptbestandteil von Biomasse, steht nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelindustrie und ist einfach zugänglich als Teil von verschiedenen Abfallprodukten aus beispielsweise der Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Papierindustrie. Das zusammengenommen zeigt die Bedeutsamkeit von Lignocellulose als erneuerbaren Rohstoff für die Herstellung von Chemikalien und Biotreibstoffen. Die großen Forschungsherausforderungen umfassen hierbei das Design von selektiven und beständigen Feststoff-Katalysatoren für maßgeschneiderte Umsetzungen in wässriger Lösung.

Für die Gestaltung von nachhaltigen chemischen Prozessen ist der Einsatz von Katalyse ein wichtiges Werkzeug. Trotz intensiv betriebener Forschung, bleiben Null-Emission Technologien selten. Folglich ist die Verwendung von hocheffizienten Katalysatoren für die Senkung von Schadstoffemissionen von äußerster Wichtigkeit. Das Center for Automotive Catalytic Systems Aachen, kurz ACA, ist ein Projekt der RWTH Aachen Universität und ermöglicht die interdisziplinäre Herangehensweise einer umfassenden Optimierung von allen Schadstoffgasen Nachbehandlungs-Systemen der Material Synthese und der Katalysatorstrukturen für die System Integrierung. 

Energiegewinnung durch Wind, Wasser und Sonnenlicht ermöglicht ein CO₂-freies Energie Angebot. Ein nicht konstantes dafür aber über die Zeit fluktuierendes Angebot jedoch, erfordert geeignete Technologien für kurze, medium und lange Standzeiten zur Energiespeicherung. Speziell chemische Energie Umsetzung in Verbindungen mit hoher volumetrischer und gravimetrischer Energiedichte repräsentiert ein wertvolles Werkzeug zur Energiespeicherung. Katalyse spielt in diesem Zusammenhang ein essentielle Rolle, zum Beispiel im Rahmen von effizienter Wasser-Spaltung, Wasserstoffspeicherung und durch den selektiven Einsatz von CO₂ als Grundbaustein für verschiedene Chemikalien, sowie die Synthese von Biotreibstoffen.

Fortgeschrittene Synthese Strategien ermöglichen das Design von Materialien mit maßgeschneiderten strukturellen und chemischen Eigenschaften für den Einsatz von Trenntechniken und in der Katalyse. Speziell kovalent gebundene Netzwerke kurz COF`s, repräsentieren vielversprechende Materialien für etliche Einsatzmöglichkeiten. Durch den Einsatz von quer-vernetzten Polymeren können beispielsweise selektiv Platformchemikalien aus der wässrigen Phase adsorbiert werden. Ein anderes Beispiel stellen kovalent gebunden triazine Netzwerke, kurz CTF`S, dar durch sie ist die sogenannte single-site Katalyse möglich, sowie die Stickstoffstabilisierung von kleinen Nanopartikeln. Erst kürzlich konnte zudem gezeigt werden, dass sogar mit Ruthenium beladene Feststoff-Analoga von triphenylphosphan Liganden erfolgreich für die Ameisensäurezersetzung eingesetzt werden können.